基于光纖導光的數(shù)字全息微形變測量系統(tǒng)
加入技術交流群
用CCD相機記錄干涉圖樣得到離散化的數(shù)字全息圖，進而再現(xiàn)物光場表示為：
式中：Im為取虛部，Re為取實部。
全息雙曝光干涉測量原理：基于物體狀態(tài)變化前后再現(xiàn)物光場的相位差值得到物體形變或位移量。首先，物光場相位差表示為：
式中：φ1為原始物光場相位分布；φ2為變化后物光場相位分布。需要指出的是，由于計算機三角函數(shù)的計算特點，△φ的范圍為[-π，+π]，需要進行解包裹處理。然后，基于上述的物光場相位差，得到物體的形變或位移量為：
2 實驗裝置與結(jié)果分析
對于采用光纖波導的數(shù)字全息光路結(jié)構，光纖類型的選擇是關鍵。多模光纖纖芯大，傳輸光能量較大，但由于其存在許多模式的光干涉，輻射斑點圖對外部條件十分敏感，相位漂移難于補償，導致條紋可見度降低和再現(xiàn)效率下降，因而不太適合做系統(tǒng)的導光介質(zhì)。單模光纖出射光強近似為高斯分布，當光纖孔徑與端面到被計算的平面的距離相比很小時，只用輻射的中心部分，目標平面為均勻平面波，因而用單模光纖可以不用空間濾波器。
本文設計的全息光路如圖2所示，其基本結(jié)構為Mach-Zender干涉光路。光源是功率為50 mW、波長為532 nm的倍頻Nd：YAG固體激光器(Laser)。其輸出光束通過1個1×2基模光纖耦合器分為物體照明光和參考光。由于單模光纖芯徑為5／μm，為了避免激光耦合進光纖的效率不高，選用加拿大OZoptics公司生產(chǎn)的插座式非接觸型激光光纖耦合器，耦合效率可達60％。進而，為了確保在生產(chǎn)全息圖時，物光與參考光的強度比約為1：1，即為了獲得高信噪比的數(shù)字全息圖，作為照明光的光纖出射光采用焦距為125 mm(L4)的準直透鏡進行擴束，而作為參考光的光纖輸出光采用焦距為250 mm(L2)的準直透鏡進行擴束。照明光照射物體，其反射光攜帶物體信息稱為物光(O)，然后和參考光(R)經(jīng)非偏振棱鏡合光后，以一小角度在記錄面上相干疊加得到離軸全息圖。用于記錄全息圖的相機像素陣列為1 024×1 024，大小為6．7μm×6．7 μm的CMOS相機。實驗中通過計算機控制相機，實現(xiàn)全息圖的數(shù)字化記錄與存儲。實驗中的測量物體為四周固定鋼板，如圖3所示。鋼板的尺寸為60 mm×60 mm、厚度為1 mm。通過高精度螺紋副擠壓鋼板施加壓力，使鋼板發(fā)生波長量級的微小形變。鋼板面距離CMOS的距離，即全息記錄距離為27 cm。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/194920.htm
評論